EDM apdirbimas injekcinio liejimo formai – elektroerozija ir vielos pjovimas
Kas yra EDM apdirbimas ir kodėl jis svarbus injekcinio liejimo formai?
EDM – elektroerozinis apdirbimas – pašalina metalą iš grūdinto plieno naudodamas tiksliai valdomas elektrines kibirkštis, o ne pjovimo įrankius. Kadangi nėra mechaninio kontakto, EDM gali apdirbti ertmių elementus visiškai grūdintame įrankio pliene, kurių tradicinis frezavimas ir šlifavimas negali pasiekti: aštrūs vidiniai kampai, gilūs siauri šonkauliai, sudėtingi tridimensiniai kontūrai ir smulkios paviršiaus tekstūros. Nordmould partnerio įrankių cechas naudoja EDM kaip pagrindinį žingsnį injekcinio liejimo formos gamyboje ir priežiūroje, todėl trumpi pataisymų ciklai ir tikslios tolerancijų ertmės yra pasiekiamos per standartinį 4–11 savaičių formos gamybos langą.
Kaip veikia elektroerozinis apdirbimas?
Ruošinys (formos plienas) ir elektrodas atskiriami mažu tarpu – paprastai 0,01–0,5 mm – užpiltu dielektriniu skysčiu, dažniausiai dejonizuotu vandeniu ar aliejumi. Tiksliai laiku valdomi įtampos impulsai tarp jų gamina kibirkštis, kurios išgaruoja ir išmeta smulkias metalų daleles nuo ruošinio paviršiaus. Procesas kartojasi tūkstančius kartų per sekundę. Galutinis rezultatas – valdomas metalų šalinimas be pjovimo jėgos ir minimalus šilumos perdavimas aplinkiniam plienui.
Medžiagos šalinimo greitis, paviršiaus šiurkštumas ir tikslumas valdomi reguliuojant impulso trukmę, smailės srovę, tarpo įtampą ir praplovimo sąlygas. Grubesni perėjimai šalina medžiagą greitai pakenkdami paviršiaus apdailai; apdailos perėjimai veikia žema energija galutiniam matmeniui ir paviršiaus tekstūrai pasiekti.
Kokie du pagrindiniai EDM procesai naudojami formų gamyboje?
Elektroerozija (sinker EDM)
Elektroerozijoje formingas elektrodas – pagamintas iš grafito ar vario – yra atiduodamas į plieną erozuojant veidrodinę ertmę. Elektrodas sunaudojamas proceso metu, todėl vienam elementui gali prireikti kelių elektrodų: grubūs grafito elektrodai didžiajai daliai medžiagos šalinimui, smulkūs vario elektrodai apdailai.
Elektroerozija naudojama šiais atvejais:
- Formos ertmės formos, kurios yra tridimensinės ar turi nuolydžio kampus
- Gilūs šonkauliai ir grioveliai siauresni nei bet koks prieinamas frezavimo įrankis
- Aštrūs 90° vidiniai kampai (frezavimo įrankis visada palieka spindulį)
- Tekstūruoti ertmės paviršiai, pvz., odos reljefas ar smulkus faktūras, tiesiogiai pliene
- Aklos kišenės neprieinamos frezavimui iš viršaus
Pasiekiama paviršiaus apdaila su apdailos perėjimomis: Ra 0,1–0,4 µm. Pozicijavimo tikslumas: paprastai ±0,005 mm gamybinės kokybės ertmės darbui.
Vielos pjovimas (wire EDM)
Vielos pjovimas naudoja ploną žalvario vielą – paprastai 0,1–0,3 mm skersmens – nuolat tiekiamą iš ritinėlio ir laikomą įtemptą tarp viršutinių ir apatinių gidų. Aukšto dažnio impulsai lanko tarp vielos ir ruošinio, erozuodami plieną pagal programuotą dvimačiu ar kontūruotu keliu. Vielė niekada neliečia plieno, todėl nėra jokio nukrypimo ir nusidėvėjimo.
Vielos pjovimas naudojamas šiais atvejais:
- Dalinimo linijų profiliai, tiksliai supjaustyti per ertmės ir šerdies plieną
- Formos slankikliai, kyliai ir šerdies kaiščiai, kuriuose profilis turi tiksliai atitikti ertmę
- Punsonai, išstūmiklių laikiklių plokštelės ir matricos sekcijos, supjaustytos iki galutinio matmens grūdintame pliene
- Perėjimo elementai – langai, vėdinimo angos ir registravimo grioveliai – kur visa sekcija turi būti švariai supjauta
- Elektrodų ruošinių dalijimas prieš elektroerozijos apdailą
Pasiekiama tolerancija: ±0,002–0,005 mm kontroliuojamoje aplinkoje. Paviršiaus apdaila po smulkaus pjovimo: Ra 0,2–0,4 µm.
Kokį tikslumą EDM pasiekia praktikoje?
| Procesas | Tipiška pozicijavimo tolerancija | Paviršiaus šiurkštumas Ra | Tinkamas kietumas |
|---|---|---|---|
| Elektroerozija – grubus | ±0,02 mm | 1,6–3,2 µm | Iki 60 HRC |
| Elektroerozija – apdaila | ±0,005 mm | 0,1–0,4 µm | Iki 60 HRC |
| Vielos pjovimas – standartinis | ±0,005 mm | 0,4–0,8 µm | Iki 60 HRC |
| Vielos pjovimas – smulkus | ±0,002 mm | 0,2–0,4 µm | Iki 60 HRC |
Šie rodikliai taikomi stabiliomis, temperatūros kontroliuojamomis įrankių cecho sąlygomis su kalibruota įranga. Nordmould partnerio įrankių cechas veikia pagal šiuos etalonus ir teikia matmenų tikrinimo įrašus pareikalavus.
Kodėl vidinis EDM pajėgumas svarbus jūsų projektui?
Kai EDM atskiriamas nuo likusio įrankių cecho – ar tai yra užsakovas trečiosios šalies dirbtuvoje ar tvarkomas skirtingose vietose – kiekvienas pataisymų ciklas reikalauja plieno transportavimo, išorinio planavimo, tikrinimo grįžus ir perklasifikavimo. Formai, kuriai reikia dviejų ar trijų ertmės pataisymų T1 bandymų metu, tai gali pridėti savaitę ar daugiau per ciklą.
Nordmould partnerio įrankių cechas sujungia frezavimą, tekinimą, paviršiaus šlifavimą, EDM ir surinkimą po vienu stogu. Kai bandomojo šūvio rezultatai atskleidžia srauto žymę, kurią sukėlė aštrus šonkaulio kampas, formos gamintojas gali tą pačią dieną įgilinti korekcinį elektrodą ir pakartoti bandymą per 24–48 val., o ne laukti išorinio EDM termino. Tai yra viena pagrindinių priežasčių, kodėl Nordmould gali įsipareigoti dėl tikslių formos gamybos terminų, o ne atvirų vertinimų.
Elektrodų geometrija ir ertmių pataisymai taip pat projektuojami ir apdirbami tų pačių žmonių, kurie pastatė formą. Elektrodo montavimas, kibirkščių tarpo leistina nuokrypa ir dielektrikų praplovimo strategija planuojami kaip dalis pradinio formos projekto – ne išsprendžiami po fakto tiekėjo, kuris niekada nematė viso mazgo.
Kokie formos elementai konkrečiai reikalauja EDM?
Kai kurie ertmės elementai negali būti gaminami frezavimu nepriklausomai nuo pjovimo įrankio dydžio:
- Aštrūs vidiniai kampai – frezavimo įrankis visada palieka spindulį, atitinkantį įrankio skersmenį. EDM išgauna tikrą 90° kampą (ar spindulį žemiau 0,1 mm), apribotą tik elektrodo briaunos.
- Gilūs siauri šonkauliai – šonkauliai žemiau 0,8 mm pločio ir gilesni nei 3–4 kartus jų plotis lenkia ar laužo frezavimo pjovimo įrankius. EDM juos erozuoja be jokios pjovimo jėgos.
- Po grūdinimo ertmių pataisymai – kai įrankio plienas grūdinamas iki 50–60 HRC, frezavimas yra nepraktiškas. EDM yra standartas visiems korekciniams darbams ir galutiniam matmenų nustatymui po terminio apdorojimo.
- Sudėtingi dalinimo paviršiai ant slankiklių – slankančiojo šoninio veiksmo slankiklių ir kylių atramų paviršiai turi tiksliai atitikti ertmės kontūrą. Vielos pjovimas supjauna abi atramines puses toje pačioje sąrankoje, garantuodamas tinkamą montavimą.
- Smulkios paviršiaus tekstūros – tekstūros, tiesiogiai pritaikytos ertmės pliene elektroerozijos būdu, atitinka iš formos į formą ir negali judėti taip, kaip gali cheminės tekstūros.
Kaip EDM integruojamas į bendrą Nordmould formos gamybos procesą?
Tipinė formos gamybos seka pateikia EDM po grubo frezavimo ir terminio apdorojimo:
- Grubus frezavimas – masyvus plieno šalinimas iki beveik galutinio formos ruošinio arba minkšto plieno prieš grūdinimą
- Terminis apdorojimas – ertmės plienas grūdinamas iki 50–60 HRC Production lygio formoms
- Elektroerozija – ertmės formos, šonkauliai ir tekstūruoti paviršiai apdirbami iki galutinio matmens grūdintame pliene
- Vielos pjovimas – dalinimo linijų profiliai, slankikliai, šerdies kaiščiai ir išstūmiklio elementai supjauti pagal toleranciją
- Paviršiaus šlifavimas – plokščios atskaitos paviršiai ir sandarinimo paviršiai šlifuojami iki plokštumos
- Poliravimas – optiniai ar kosmetiniai paviršiai rankiniu būdu poliruojami po EDM pagal reikalavimą
- Montavimas ir surinkimas – formos komponentai surenkamas, tikrinami judėjimui ir sulygiuojami prieš T1 bandymą
Nordmould koordinuoja šią seką per savo partnerių įrankių cecho tinklą ir patvirtina planuojamą gamybos maršrutą kiekvieno rašytinio formos kainos pasiūlymo dalimi.
Dažnai užduodami klausimai
Kas yra EDM ir kodėl jis naudojamas injekcinio liejimo formos gamyboje? EDM (elektroerozinis apdirbimas) pašalina medžiagą iš grūdinto plieno naudodamas tiksliai valdomas elektrines kibirkštis, o ne pjovimo įrankius. Jis gamina elementus – gilius šonkaulius, aštrius vidinius kampus, smulkias ertmės tekstūras – kurių frezavimas ar šlifavimas negali pasiekti. Nordmould partnerio įrankių cechas naudoja EDM kaip standartinį žingsnį aukštos tikslumo injekcinio liejimo formos gamyboje.
Koks skirtumas tarp elektroerozijos (sinker) ir vielos pjovimo EDM? Elektroerozija naudoja forminį grafito ar vario elektrodą formos ertmei erozijuoti pliene – idealus akliems kišenėms, tekstūruotiems paviršiams ir tridimensinėms ertmės formoms. Vielos pjovimas naudoja ploną žalvario vielą plieno pjovimui pagal programuotą trajektoriją – idealus punsonams, slankikliams, dalinimo linijų profiliams ir perėjimo elementams su tikslia pozicijavimo tikslumu.
Kokias tolerancijas EDM gali išlaikyti formos gamyboje? Vielos pjovimas paprastai išlaiko ±0,002–0,005 mm elemento pozicijose ir profiliuose. Elektroerozija su smulkiomis apdailos perėjomis pasiekia paviršiaus šiurkštumą Ra 0,1–0,4 µm ir ertmių matmenis ±0,005 mm ribose. Nordmould patvirtina tolerancijų reikalavimus jūsų formai DFM analizės etape.
Ar EDM gali apdirbti grūdintą plieną be deformacijų? Taip. EDM yra bekontaktis, terminiškai valdomas kibirkščių erozijos procesas, praktiškai be pjovimo jėgos. Tai reiškia, kad grūdintas įrankio plienas (50–60 HRC) gali būti apdirbamas po terminio apdorojimo be matmenų atsivėrimo ar deformacijos, kurią sukeltų tradicinis frezavimas. Tai standartas galutiniam ertmės plienų apdirbimui.
Kaip vidinis EDM pajėgumas veikia formos gamybos terminą? Kai EDM yra prieinamas tame pačiame įrankių ceche kaip frezavimas, tekinimas ir surinkimas, ertmių pataisymai, elektrodų bandymai ir galutinis apdirbimas vyksta nesiunčiant plieno tarp tiekėjų. Tai paprastai pašalina 3–7 darbo dienas per pataisymų ciklą, tiesiogiai sutrumpinant 4–11 savaičių formos gamybos langą.
Kokias medžiagas galima apdirbti EDM? EDM veikia su bet kokia elektrai laidžia medžiaga. Formų gamyboje pagrindinės medžiagos yra P20, H13, S136 (nerūdijantis įrankio plienas) ir grūdintos klasės iki 60 HRC. Varis ir grafitas naudojami kaip elektrodų medžiagos. Aliuminis gali būti apdirbamas EDM Bridge lygio formoms.
Ar EDM palieka paviršių, kuriam reikia papildomo poliravimo? Tai priklauso nuo pritaikymo. Smulkus EDM apdirbimas gamina Ra 0,1–0,4 µm, kuris yra priimtinas daugumai formos ertmės paviršių. Optiniams ar aukšto blizgesio paviršiams reikalingas papildomas rankinis poliravimas po EDM, siekiant pasiekti Ra < 0,05 µm. Nordmould nurodo apdailos maršrutą formos kainos pasiūlyme.
Kokie formos elementai konkrečiai reikalauja EDM, o ne frezavimo? Elementai, kuriems reikalingas EDM: aštrūs vidiniai kampai (frezavimas visada palieka spindulį), gilūs siauri šonkauliai žemiau 1 mm pločio, smulkios paviršiaus tekstūros tiesiogiai pliene, sudėtingi ertmių profiliai visiškai grūdintame pliene ir tikslūs kontūruoti dalinimo paviršiai ant slankiklių ir kylių.